اکسید مس (II)

اکسید مس (II)  

1-مقدمه

اکسید مس (II)  یا به طور کلی اکسید مس یک ترکیب معدنی با فرمول شیمیایی CuO می باشد. این ترکیب یک جامد سیاه رنگ است و یکی از دو اکسید پایدار مس است، اکسید پایدار دیگر Cu2O یا اکسید مس (I) می باشد. 

این ترکیب به عنوان یک ماده معدنی در طبیعت به تنوریت معروف است. این محصول از معدن مس و یا از پیش سازهای بسیاری از محصولات حاوی مس و ترکیبات شیمیایی به دست می آید.

اکسید مس (II)  متعلق به سیستم کریستالی مونوکلینیک است. اتم مس توسط 4 اتم اکسیژن در یک پیکربندی مسطح تقریباً مربعی هماهنگ می شود و ساختار اصلی را تشکیل می دهند.
عملکرد کار CuO در حالت بالک 5.3 eV است.

2-تاریخچه

استفاده از ترکیبات مس از زمان های قدیم مورد مصرف انسان ها بوده است, زیرا که رنگ آن کاملا قابل تشخیص و نسبت به سایر نمک ها و عناصر، در دسترس تر بوده است, مس نیز نیز چون به سرعت در محیط هوازده شده و اکسید می شود, اکسید مس نسبت به نمک های دیگر مس بیشتر در دسترس می باشد. از اکسید مس II در نقاشی غار ها استفاده شده است, همچنین در حمام های قدیمی رومی از آن به عنوان ضد جلبک بهره می برده اند.

3-کاربردها

1-3-نگهدارنده

اکسید مس (II) به عنوان یک محصول قابل توجه از معدن مس، نقطه شروع و پیش ساز برای تولید سایر نمک های مس است. یکی از این مصارف, استفاده از این ترکیب در ساخت مواد نگهدارنده می باشد، مواد نگهدارنده چوب از این قبیل ترکیبات است..

2-3-رنگدانه

اکسید مس به عنوان رنگدانه و عامل رنگ در سرامیک ها برای تولید لعاب های رنگی مانند رنگ های آبی، قرمز و سبز و  یا سیاه استفاده می شود.

3-3-مکمل غذایی دام

این محصول به اشتباه به عنوان مکمل غذایی در خوراک دام استفاده می شود. به دلیل خاصیت زیست فعالی کم آن، مس ناچیز جذب می شود.

4-3-جوشکاری

هنگام جوشکاری با آلیاژهای مس از این ترکیب استفاده می شود.

5-3-باتری

یک الکترود اکسید مس II بخشی از باتری اولیه شناخته شده به عنوان سلول ادیسون-لالند را تشکیل داد. اکسید مس در نوع خاصی از باتری لیتیومی نیز استفاده شده است.

6-3-آتش بازی 

از این محصول به عنوان عامل ایجاد رنگ آبی متوسط در ترکیبات شعله با دهنده های کلر اضافی و اکسید کننده هایی مانند کلرات ها و پرکلرات ها استفاده می شود. با تامین اکسیژن می توان از آن به عنوان اکسید کننده پودر فلاش با سوخت های فلزی مانند منیزیم، آلومینیوم یا پودر منیزیم استفاده کرد. گاهی اوقات در افکت های جرقه ای و ترکیبات ترمیت به عنوان افکت ستاره های ترقه استفاده می شود.

4-واکنش ها

1-4-اسید ها

اکسید مس (II)  در اسیدهای معدنی مانند اسید کلریدریک، اسید سولفوریک یا اسید نیتریک حل می شود و نمک های مس (II)  مربوطه را در هر یک از آنها به دست می آورد.

2-4- باز ها

این ترکیب با ترکیبات قلیایی غلیظ واکنش می دهد و نمک های کوپرات مربوطه را تشکیل دهد:

3-4- مس فلزی

 می توان این ترکیب را با استفاده از هیدروژن، مونوکسید کربن یا کربن به فلز مس تبدیل کرد:

4-4- جایگزینی در ترمیت

هنگامی که اکسید مس جایگزین اکسید آهن در ترمیت می شود، مخلوط به دست آمده یک ماده منفجره می شود ( خفیف و  نه شدید) و دیگر به صورت آتش زا عمل نمی کند.

5-روش تولید

1-5-پیرومتالورژی

در مقیاس های بزرگ, این ترکیب از طریق فرایند پیرومتالورژی، به عنوان یک مرحله در استخراج مس از سنگ معدن آن تولید می شود. این کمپلکس ها با بخار تجزیه می شوند و CuO می دهند.

2-5-حرارت

این محصول می تواند با حرارت دادن مس در اتمسفر هوا در حدود 300-800 درجه سانتیگراد تشکیل شود

3-5-آزمایشگاهی

برای مصارف آزمایشگاهی، که اکسید مس (II)  بسیار خالص مورد نیاز است با حرارت دادن نیترات مس (II)، هیدروکسید مس (II)  یا کربنات مس بازی (II) این ترکیب به دست می آید:

6-تحقیقات جدید

ترکیب اکسید مس به خودی خود ماده ای نسبتا مضر برای سلامتی جانداران و محیط زیست می باشد و معمولا با روش هایی که در بخش ایمنی به آن پرداخته خواهد شد, از پساب ها جمع آوری می شود, اما از خود این ماده نیز می توان در جمع آوری و حذف برخی از مواد شیمیایی از محیط های آبی استفاده نمود, این امر با پیشرفت علم نانو و استفاده از مواد شیمیایی در مقیاس های نانو فراهم شده است, به نحوی که برخی از خواص فیزیکی و شیمیایی محصولات از جمله اکسید مس با تغییر سایز و تبدیل شدن به اندازه نانو می تواند تغییر نماید, در همین زمینه مطالعه ای با عنوان "بررسی کارایی نانو ذرات اکسید مس (II)  تقویت شده جهت حذف اسید فرمیک از محلول آبی" در چهارمین کنفرانس علوم و مهندسی جداسازی ارائه شده است.

7-روش نگهداری

این ماده تا حدی برای سلامتی مضر است و بایستی در ظروف در دار نگهداری شود و تهویه هوای مناسبی در محیط وجود داشته باشد تا گرد و غبار آن وجود نداشته باشد.
همچنین نگهداری این محصول بایستی به نحوی باشد که به آب های زیرزمینی و محیط زیست راه پیدا نکند و همانطور که در بخش واکنش ها به آن اشاره شد در نزدیکی اسید ها و باز ها نگهداری نشود تا واکنش شیمیایی بین آنها رخ ندهد و ترکیب دچار فساد نشود.

8- ایمنی 

این ترکیب برای محیط زیست مناسب نمی باشد و همچنین به طور کلی برای سلامت انسان و سایر جانداران تا حدی مضر است, لذا بایستی آن را از منابعی که به محیط زیست راه دارند جداسازی نمود, یکی از این منابع آب های خروجی از کارخانه هایی است که از این محصول استفاده می کنند, جلبک قرمز خشک شده از جنس سرامیوم و واکنش داده شده با هیدروکسید سدیم و فرمالدئید می تواند به عنوان جاذب زیستی برای استخراج یون های Cu2+  از آب استفاده شود. آزمایش ‌هایی در سال 2013 با سرامیوم روبروم انجام شد که زیست توده خشک شده آن طی آزمایش‌ها، ظرفیت جذب زیستی را با 25.51 میلی‌گرم مس در هر گرم جلبک خشک ارائه کرد. این ظرفیت زمانی که زیست توده جلبکی با هیدروکسید سدیم و فرمالدئید واکنش داده شد، به لطف افزایش مکان های فعال جذب زیستی  به ترتیب به 42.92 و 30.03 میلی گرم افزایش پیدا کرد.
هنگام کار با این ماده بایستی حتما از دستکش, ماسک و عینک ایمنی استفاده نمود تا کمترین میزان این ماده از طریق چشم, پوسیت, بلع و یا دستگاه تنفسی وارد بدن شود.